国家科技支撑计划研究成果

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1、泵站更新改造水泵选型优化技术国家科技支撑计划研究成果水利部科技推广项目成果l前池与进水池优化l进水流道优化l泵段优化l出水流道优化l出水池优化技术咨询联系方式：电话：010-6320338662736972传真：010-6320368762737796Email：jxkfpxc@163.comwangfj@cau.edu.cnØ中国灌溉排水发展中心Ø中国农业大学Ø安徽省水利水电勘测设计院泵站水泵选型优化技术：概况http://warter.cau.edu.cn1、什么是水泵选型优化技术？水泵选型优化技术，是指以水泵选型过程中涉及到的泵站前池、进水池、进水流道、出水流道、出水池和水

2、泵为研究对象，利用现代计算流体动力学（CFD）理论对泵站各部分水流状态和水力损失进行计算，然后根据计算结果对泵站有关结构尺寸进行调整，从而保证泵站各部分处于最优匹配状态，达到水泵运行平稳、整体水力损失最小的目的。2、使用水泵选型优化技术的意义何在？有了水泵选型优化技术，就可摆脱传统的以经验公式为主的泵站水力设计方法，使泵站设计向着数字化方向发展，这样，不仅可保证所设计泵站的流态最好、水力损失最小，还能丰富和完善泵站设计理论，使泵站设计水平不断提高。3、水泵选型优化技术与传统水泵选型技术有何区别？两种技术的共同点是：都通过计算水泵扬程流量曲线与流道(管路)特性曲线的交点，来确定水泵

3、工作点；不同点是：传统水泵选型技术依靠经验公式计算流道(管路)特性曲线，计算误差较大；对于水泵选型优化技术，采用三维CFD方法来求解流场，无论流态多么复杂，均可较准确地计算出泵站各组成部分的水力损失，因此，可保证水泵在最优工况点运行。此外，CFD除了提供水力损失计算结果外，还同时提供三维速度场、压力场分布，可直观地发现泵站各组成部分中哪里有旋涡、哪里有流动分离、哪里流线不光顺，为泵站结构尺寸修改提供直接的依据。4、什么是CFD技术？CFD是上世纪末期开始出现的一种用于求解复杂三维流动的新型工具，目前主要有Fluent和CFX软件供使用。它将一个泵站复杂区域内的流体力学连续问题，用

4、数百万个单元离散，然后在单元上求解离散方程组，从而得到各计算节点的速度和压力，再据此计算出任意两个断面间的水力损失。它包括泵站水流区域三维造型、计算网格划分、边界条件和初始条件设置、湍流模型选择、近壁区处理、控制方程空间域及时间域离散格式设定、方程组求解、后处理等多个环节。CFD提供的是流场中任意一点的三维速度与压力。5、泵站优化参数一般包括哪些？通常包括前池长度、前后宽度、扩散角、池底坡度、进水池吸水喇叭管淹没深度、悬空高、后壁距、水泵安装高度、弯肘形进水流道转变半径、虹吸式出水流道顶点位置等。6、高扬程泵站与低扬程泵站在使用选型优化技术时有何区别？两种类型的泵站，在使用选型优

5、化技术时的方法和过程基本一样，主要区别在于低扬程泵站以优化进、出水流道为主，而高扬程泵站以优化进水管道、出水管道及有关管件为主。7、如果操作人员不懂CFD技术，可以使用水泵选型优化技术吗？CFD的应用，必须借助专用软件来完成。目前提供的水泵选型优化技术，要求操作者掌握计算流体动力学理论和技术，但我们正在努力，争取在不远的将来，使泵站各部分的三维造型、网格划分、湍流模型选择、CFD计算等主要环节实现自动化。到那时，泵站设计方法将发生根本性变革。http://warter.cau.edu.cn泵站水泵选型优化技术：使用方法水泵选型优化技术整体流程如右图所示。其中，CFD部分流程如下：

6、（1）针对准备更新改造的已有泵站，在UG或ProE等软件中进行过流区域的实体造型（对于泵段部分，如无木模图，可采用FAN模型来模拟），（2）采用六面体或四面体单元对整个计算域划分计算网格，一般生成至少包含数十万个单元的网格域。（3）设置流速、壁面等边界条件。（4）采用CFD软件进行流场计算。水泵选型优化技术流程水泵选型优化技术流程泵段部分计算网格流体域三维实体造型流体域计算网格http://warter.cau.edu.cn泵站水泵选型优化技术：应用实例某低扬程泵站全流道计算结果：速度场分布肘形进水流道压力场肘形进水流道速度场无除涡装置时的附底涡和附壁涡设置除涡装置后的情况多机组

7、泵站整体造型某双向流道泵站出水池流态泵站进水系统网格划分